Во время боев под Казанью Белобородов был отрезан от главных пугачевских сил и разбит. Он три дня скрывался в лесах. Затем, назвавшись Иваном Шеклевым, явился к правительственным властям в Казань, но его опознали и арестовали.
В обвинительном заключении, составленном Казанской секретной комиссией, Белобородов обвинялся в том, что «он служил ему [Пугачеву] с отменным усердием… приводил к присяге к самозванцу верных рабов его императорского величества… рассылал лжесоставленные манифесты… брал порох на заводах и сражался неоднократно с верными войсками, ревностно исполняя повеления злодея…».
30 июля Белобородова допросила Казанская секретная комиссия во главе с генерал-майором П. С. Потемкиным. 13 августа по распоряжению этой комиссии он получил предварительное наказание — сто ударов кнутом.
Затем Белобородова, как одного из главных вождей восстания, отправили в Москву для предания смертной казни. Екатерина II предложила «казнить его по силе государственных законов».
В это время существовало восемь видов смертной казни: отсечение головы, повешение, расстрел, четвертование, закапывание живого в землю, залитие горла металлом, сожжение, повешение за ребро. Екатерина II хотя и считала, что «где вся власть в руках самодержца, в таком государстве не может в том быть никакой нужды, чтоб отнимать жизнь у гражданина», но в то же время признавала, что во время «беспорядков» смертная казнь необходима.
Дворяне хотели предать Белобородова одной из самых «тягчайших» форм смертной казни. Но Екатерина II, расправляясь с вождями восстания, боялась вызвать озлобление среди широких народных масс. Кроме того, она не желала подрывать свой авторитет «просвещенного монарха» среди передовых мыслителей Запада. Московский главнокомандующий князь М. Н. Волконский знал эти настроения Екатерины II и «учинил» Белобородову смертную казнь путем «отсечения головы».
Ивана Наумовича Белобородова казнили 5 сентября 1774 года в Москве, на Болоте «при многих тысячах смотрителей, не только городовых жителей, но и поселян», приехавших в Москву в торговый день на рынок.
Такова была милость «рыцаря свободы и законности», как кичливо называла себя лицемерная Екатерина II.
После разгрома пугачевцев под Казанью и ареста Белобородова его отряд во главе с пугачевским полковником Д. Верхоланцевым переправился за Пугачевым через Волгу. Заводские рабочие соединились с войском Пугачева под Курмышем и дальше шли за ним через Алатырь, Пензу, Саратов к Царицыну. Они принимали участие в последнем сражении Пугачева с Михельсоном у Сальникова завода. Заводские рабочие верно служили делу восстания.
